Un equipo internacional de astrónomos, encabezado por el chileno Rodrigo Herrera-Camus, director del Núcleo Milenio de Galaxias (MINGAL), académico de la Universidad de Concepción, entregó los resultados más relevantes obtenidos en observaciones conjuntas del observatorio ALMA, ubicado al norte de Chile, y el telescopio espacial James Webb (JWST), durante los últimos 3 años.
“Esto es una hermosa hazaña, no sólo por su prometedor contenido sino porque Nature Astronomy nos invitó a escribir este artículo y eso es un verdadero reconocimiento a que somos líderes en la materia. No es solo lo que nuestro equipo ha aprendido mediante sus investigaciones, este es un artículo sobre lo que la comunidad astronómica global ha aprendido sobre el universo temprano. Eso es muy poco frecuente. Es un verdadero honor”, añade el académico penquista.
El tesoro del cielo
Gracias a la combinación de datos de los dos colosos (ALMA y JWST), Herrera indica que el estudio de las galaxias observadas entre 300 y 800 millones de años después del Big Bang ha experimentado un cambio profundo (como la “infancia” del universo). “Hoy sabemos que las galaxias y los agujeros negros supermasivos asociados a ellas surgieron mucho antes en la historia cósmica de lo que predecían los modelos clásicos”.
Antes de la existencia de estos instrumentos, la investigación de galaxias lejanas se basaba principalmente en observaciones en luz ultravioleta y estimaciones globales de masa y formación estelar, con información limitada sobre gas y polvo. Hoy es posible observar gas frío, polvo y estrellas en escalas comparables a las estudiadas en galaxias cercanas, revelando que la evolución temprana fue más rápida, compleja y diversa de lo esperado.
“Tanto en abundancia como en tamaño, estas primeras galaxias emergieron y crecieron mucho más rápido de lo que nuestras simulaciones podrían explicar. Ha sido una verdadera revolución para entender cómo galaxias como la Vía Láctea se formaron tan temprano”, explica Herrera-Camus. Entre los principales hallazgos se encuentra la rápida aparición de polvo interestelar y de elementos químicos como carbono, nitrógeno y oxígeno en los primeros instantes de estos cuerpos.
El trabajo también documenta la detección de discos galácticos bien organizados en épocas muy tempranas, desafiando la idea de que estas estructuras se formaban de manera lenta y gradual. A esto se suma la identificación de agujeros negros supermasivos “bebés”, algunos sin una galaxia anfitriona claramente visible, así como vientos galácticos muy potentes capaces de expulsar gas y regular la formación estelar desde etapas iniciales.
La unión hace la fuerza
“Este artículo presente una visión integrada del Universo primitivo, considerando las investigaciones más relevantes a lo ancho del mundo, para construir un panorama coherente de cómo se forman las primeras galaxias, cómo se enriquecen en metales, cómo nacen los primeros discos y cómo crecen los primeros agujeros negros”, señala el también investigador del Basal CATA. Según el astrónomo, este artículo se convierte en una referencia actualizada para el campo.
El artículo se apoya en observaciones de ALMA, que trazan el medio interestelar temprano mediante líneas atómicas como [CII] y [OIII], y en datos de JWST obtenidos con instrumentos como NIRCam, NIRSpec y MIRI. Estos resultados se complementan con simulaciones cosmológicas avanzadas y técnicas de análisis espectroscópico y modelado energético, proyectando además el rol futuro del Extremely Large Telescope (ELT) para profundizar este tipo de estudios.
El trabajo hace énfasis en el rol protagónico que jugará Chile en el estudio del universo temprano gracias a la entrada en operación del Extremely Large Telescope, que en combinación con ALMA nos ayudarán a revelar con un nivel de detalle sin precedentes, el cómo se formaron las primeras galaxias”, siendo además es el resultado de más de un año y medio de trabajo que tuvo su punto de partida en el workshop internacional “Synergistic ALMA+JWST View of the Early Universe”, realizado en diciembre de 2024 en el Lorentz Center de Leiden, en Holanda.
El estudio, titulado “The early Universe with JWST and ALMA”, fue escrito por Rodrigo Herrera-Camus junto a Natascha M. Förster Schreiber (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics), Livia Vallini (Istituto Nazionale di Astrofisica), Rychard Bouwens (Leiden Observatory, Leiden University) y John D. Silverman (Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, University of Tokyo). El artículo puede verse en este link.
